JP2002326117A

JP2002326117A - 金属板へのキャビティ形成方法

Info

Publication number: JP2002326117A
Application number: JP2001128475A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Miyahara; 英行宮原
Original assignee: Nakamura Seisakusho KK
Current assignee: Nakamura Seisakusho KK
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2002-11-12

Abstract

(57)【要約】【課題】金属版にキャビティを形成する過
程において、特に凸部を切削する工程におけるストレス
や応力集中を軽減させる。【解決手段】金属板１０の一方面１０ａからプ
レス等の押圧形成により凹部２を形成すると共に、この
凹部２の形成によって金属板１０の他方面側１０ｂに突
出した凸部３を切削工具により切削することにより、底
面に金属板１０より肉厚の薄い底部を有するキャビティ
を形成する方法であって、切削方向が相対向する方向に
異ならせた一対の切削工具１３，１４によって凸部３を
両側から切削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を収納す
るパッケージ、あるいは、マイクロマシン等のシャーシ
やベース部材等のキャビティを有する金属板のキャビテ
ィ形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の高密度化が急速に進み、電子
部品を収納するパッケージ、あるいは、マイクロマシン
等のシャーシやベース部材は一段と軽薄短小化が求めら
れている。電子部品を収納するパッケージは、高密度化
によって発熱量が増加することから、放熱効率が高い放
熱手段が要求されているが、電子部品を使用する機器の
軽薄短小化によって必要な放熱特性を確保することがで
きない。

【０００３】半導体集積回路等の電子部品を収納するパ
ッケージは、金属板に凹部を形成することによりキャビ
ティを形成し、このキャビティ内に上記電子部品を収納
することにより、発熱をパッケージ自体に放熱させるよ
うにしている。

【０００４】図１１及び図１２は、金属板からなるパッ
ケージの適用例として半導体集積回路用パッケージを示
している。パッケージ１は熱伝導率が良好な銅合金、或
いはステンレス鋼、またはアルミニウム等からなる金属
板から選択される。

【０００５】パッケージ１の一方面１ａ側には、略正方
形のキャビティ２が形成され、このキャビティ２の底面
には所定の板厚を有する底板１ｃが形成され、全体とし
てキャビティ型に形成されている。また、パッケージ１
の一方面１ａには、配線基板ＰＢを接着固定されてい
る。さらに、キャビティ２には、半導体集積回路ＩＣの
チップを収納すると共に、底板１ｃに面接合状態で接着
等により固定している。キャビティ２の底板１ｃは、半
導体集積回路ＩＣとのほぼ密着状態で接合するため、３
０ｎｍ以下の反りと平面度に形成することが条件とされ
ている。

【０００６】このようにキャビティ２に収納した半導体
集積回路ＩＣには、多数の端子が設けられ、配線基板Ｐ
Ｂの端子部とボンディングワイヤ３によって電気的に接
続される。さらに、キャビティ２に封止剤４を注入し、
半導体集積回路ＩＣと上記ボンディングワイヤ３を封止
している。そして、半導体集積回路ＩＣが動作中に発熱
した場合は、パッケージ１自体がヒートスプレッダとし
ての機能を有しているため、熱がパッケージ１に伝達し
て放熱される。

【０００７】以上の構成からなるキャビティタイプのパ
ッケージを形成する方法としては、プレスにより押圧パ
ンチを用いて凹部を押圧加工する方法、或いは化学的な
エッチング加工法によって、底部に肉薄の板厚を残すよ
うにして、金属板に所定形状の凹部を形成する方法があ
る。

【０００８】しかしながら、プレスによる押圧加工は、
凹部の体積分の金属が底部及び周囲に押し込まれること
から、周囲の金属部分がカーリングしてしまい、平面度
が矯正不能な状態になる。このため、高精度な平面度を
要求されるパッケージとしては致命的な問題になる。ま
た、化学的なエッチング加工方法は、エッチングに長時
間を要することから大量生産には不向きであり必然的に
コストアップになること、更には、エッチング加工の制
御の限度から寸法精度が悪くなり、実用化には限界が生
ずる問題がある。

【０００９】そこで、出願人は特願平９−２８２７６９
号において、上記従来の形成方法が有する問題点を一掃
し、この種のパッケージに好適な形成方法を提案した。
図１３は先に提案した方法による工程を示し、以下にそ
の概要を説明する。

【００１０】図１３（Ａ）は、素材となる金属板１００
を示している。図１３（Ｂ）は押圧工程を示し、プレス
機のダイ１０４に対して位置決め固定した金属板１００
に対し、一方面１００ａ側からパンチ１０５によってキ
ャビティとしての凹部１０２を形成することにより、金
属板１００の他方面１００ｂ側に凸部１０３を突出形成
する。

【００１１】図１３（Ｃ）及び（Ｄ）は切削工程を示
し、この押圧工程によって金属板１００の他方面１００
ｂ側に形成された凸部１０３を、カッター１０６によっ
て他方面１００ｂと同一面となるように基端から切削す
る。尚、この切削により底部１００ｃが凹部１０２の方
向に変位することを阻止するために、底部１００ｃを押
圧工具１０７により押圧する。

【００１２】以上の各工程により、金属板１００の一方
面１００ａ側には凹部１０２が形成され、この凹部１０
２の底面には、所定の板厚を有する比較的肉薄な底板１
００ｃが形成される。以上の形成方法によれば、押圧工
程と切削工程によって所望の深さのキャビティとしての
凹部１０２が形成されると共に、切削工程において凸部
を肉薄の状態で切削するので、底板１００ｃの破損を大
幅に減少させることができる等の特徴がある。

【００１３】一方、図９（Ｄ）に示すマイクロマシン等
のシャーシやベース部材においても、板厚が０．２ｍｍ
乃至５ｍｍとした金属板からなるベース部材５０の一方
面側には、支柱５４や台座部５５等の高さを異ならせた
各種の部位が一体に形成された異形状のキャビティとし
ての凹部５２が形成されている。この凹部５２の底部に
は厚さが上記板厚よりも小さい肉薄に形成した底板５３
を有し、全体としてキャビティ構造に形成している。凹
部５２に一体形成された支柱５４や台座部５５には、図
示しない機構部品等が配設される

【００１４】このシャーシやベース部材５０を形成する
ときにも、まず押圧工程により、素材となる金属板に対
し、上記支柱５４や台座部５５等の部位を形成するため
に先端面を異形状としたパンチ５７を一方面側から押圧
し、凹部を形成すると共に、金属板の他方面側に凸部を
突出形成する。その後、切削工程により、金属板の他方
面側に形成された凸部を、カッター等によって他方面と
同一面となるように基端から切削する。この結果、キャ
ビティとしての凹部５２の底部には肉薄な底板５３が形
成されるので、全体としてキャビティ構造に形成され
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図１３に示した方法
は、金属板１００の一方面１００ａ側に形成する凹部１
０２の肉を金属板１００の他方面１００ｂ側に移行させ
て凸部１０３を突出形成することから、この押圧工程に
おいては金属板１００に対して大きなストレスを与える
ことが少ない。しかし、切削工程において、カッター１
０６により凸部１０３を切削するとき、カッター１０６
の移動に伴い、周囲の肉が引っ張られ、金属板１００、
特に肉薄に形成される底部１００ｃにストレスを与えて
しまう。

【００１６】また、切削工程において、凸部１０３の図
示左方に位置する切削終端には、カッター１０６の押圧
力によって応力が集中する。このように、凸部１０３の
切削によって与えられたストレスや応力は、時間の経過
に伴い寸法が変化する他、反りが発生する問題が生ず
る。このため、前述したように、反りと平面度に対する
高い精度を要求されるパッケージ、あるいは図９（Ｄ）
に示すシャーシやベース部材５０にあっては、経時変化
は致命的な欠陥となる。

【００１７】本発明は以上のような従来方法の問題点を
解決するためになされたもので、金属版にキャビティを
形成する過程において、特に凸部を切削する工程におけ
るストレスや応力集中を軽減させることができる金属板
へのキャビティ形成方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【問題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、金属板の一方面からプ
レス等の押圧形成により凹部を形成すると共に、この凹
部の形成によって上記金属板の他方面側に突出した凸部
を切削工具により切削することにより、底面に上記金属
板より肉厚の薄い底部を有するキャビティを形成する方
法であって、切削方向が相対向する方向に異ならせた一
対の切削工具によって上記凸部を両側から切削すること
を特徴としている。

【００１９】また、請求項２に記載の発明は、金属板の
他方面側に突出形成した凸部を切削する一対の切削工具
は、上記凸部の切削量がほぼ同じになる刃先幅としたこ
とを特徴としている。

【００２０】また、請求項３に記載の発明は、金属板の
一方面側から凹部を押圧する押圧工程と、他方面側の凸
部を切削する切削工程とを複数回繰り返し、上記各工程
を経る毎に徐々に所定の深さの凹部と凸部を形成し、上
記切削工程は凸部を突出形成する各回の押圧工程の後
に、切削方向が相対向する方向に異ならせた一対の切削
工具によって上記凸部を切削することを特徴としてい
る。

【００２１】さらに、請求項４に記載の発明は、金属板
の一方面側に所定の深さの凹部を押圧形成することによ
り他方面側に凸部を突出形成した後、切削方向が相対向
する方向に異ならせた一対の切削工具によって上記凸部
を複数回に分割して切削することを特徴としている。

【００２２】さらにまた、請求項５に記載の発明は、金
属板の一方面側に押圧形成する凹部は、深さが異なる異
形状に形成すると共に、この凹部の形成によって上記金
属板の他方面側に高さの異なる異形状の凸部を突出形成
した後、切削方向が相対向する方向に異ならせた一対の
切削工具によって上記凸部を切削することを特徴として
いる。

【００２３】また、請求項６に記載の発明は、金属板の
他方面側に突出形成した凸部を切削方向が相対向する方
向に異ならせた一対の切削工具によって上記凸部を複数
回切削するとき、切削する毎に上記一対の切削工具の方
向を反転させて切削することを特徴としている。

【００２４】さらに、請求項７に記載の発明は、金属板
の一方面側から板厚の寸法より浅い所定形状の凹部を押
圧形成すると共に、他方面側に上記凹部よりもやや小さ
い相似形の凸部を形成したことを特徴としている。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による金属板へのキ
ャビティ形成方法を図１に示す実施の形態に基づいて詳
細に説明する。図１は、前述した図１０及び図１１に示
したパッケージ１の形成方法を例示し、図１（Ａ）は素
材となる金属板１０を示し、銅合金やステンレス鋼或い
はアルミニウム等の金属材から選択される。金属板１０
は、所定の大きさに裁断されたもの、或いは、長尺帯状
のフープ材の何れでも良い。

【００２６】図１（Ｂ）は第１の押圧工程を示してい
る。金属板１０は、図示しないプレス機のダイ１１に対
して位置決めした状態で載置した後、この金属板１０の
一方面１０ａ側から上記プレス機に装着されたパンチ１
２により、浅い凹部２ａを形成する。このパンチ１２の
先端は、所定寸法の略正方形に形成されている。

【００２７】このように、浅い凹部２ａを形成すること
により、金属板１０の他方面１０ｂ側には凹部２ａの金
属が移行し、凹部２ａの深さとほぼ等しい低い高さｈの
凸部３が突出形成される。この凸部３の外形寸法Ｗ１
は、凹部２ａの開口側寸法Ｗ２よりもやや小さい相似形
としている。このように凸部３を小さな寸法に形成する
ことにより、上記ダイ１１の開口周縁とパンチ１２の先
端面周縁とによって挟まれた部分は、強圧により硬度が
増して加工硬化を生ずると共に連結部が形成される。こ
のため、凸部３が金属板１０から切断することなく、常
に連結状態を保持される。さらに、浅い凹部２ａを形成
して凸部３の高さｈを低くすれば、後述する切削工程に
おいてストレスを小さくすることができる。

【００２８】図１（Ｃ）及び（Ｄ）は第１の切削工程を
示し、上記第１の押圧工程によって金属板１０の他方面
１０ｂ側に形成した高さの低い凸部３を、この凸部３の
両側から切削方向が相対向する方向に異ならせた左右一
対のカッター１３、１４からなる切削工具によって、他
方面１０ｂと同一面となるように基端から切削する。こ
の切削工程で使用するカッター１３、１４は、各々の有
効切削幅の和をほぼ同じに設定することにより、凸部３
の切削量がほぼ同じになるようにしている。

【００２９】即ち、一方のカッター１３は、図２（Ａ）
に示すように、刃先側を二叉状に分割し、各々の先端に
刃部１３ａ、１３ｂが形成されている。他方のカッター
１４には１本の刃部１４ａが突出形成されている。そし
て、一方のカッター１３の刃部１３ａ、１３ｂは、各々
の刃先幅Ｗ13a、Ｗ13bが凸部３の幅Ｗ１のほぼ４分１に
設定され、両刃先幅Ｗ13a、Ｗ13bの和が凸部３の幅Ｗ１
のほぼ２分１になるよう設定している。更に、各刃部１
３ａ、１３ｂ間の間隔Ｗ13cは凸部３の幅Ｗ１のほぼ２
分１に設定している。尚、実用的には、刃部１３ａ、１
３ｂの刃先幅を図示のように外側を凸部３よりも若干突
出させることが好ましく、この場合には、凸部３そのも
のを切削する有効切削幅の和が凸部３の幅Ｗ１のほぼ２
分１になるように設定している。

【００３０】また、他方のカッター１４の刃部１４ａ
は、刃先幅Ｗ14aを凸部３の幅Ｗ１のほぼ２分１に設定
し、上記一方のカッター１３の刃部１３ａ、１３ｂの間
に挿入可能にしている。尚、カッター１３、１４の各刃
先幅を設定し、凸部３を切削するときの有効切削幅の和
をほぼ等しくしているが、金属板１０の材質、性質、切
削代の大きさ等を勘案し、切削時のストレスの発生状態
に応じてカッター１３、１４の各刃先幅のバランスを異
ならせてもよい。

【００３１】このように形成された左右一対のカッター
１３、１４は、図示しない駆動機構によって、図１
（Ｃ）に示す矢示にように、各々凸部３の両側から相対
向する方向に移動させて凸部３の切削を始める。更にカ
ッター１３、１４を移動すると、一方のカッター１３の
刃部１３ａ、１３ｂの間に他方のカッター１４の刃部１
４ａが挿入し、互いにすれ違いながら切削が行われる。
その後、左右一対のカッター１３、１４の刃部が凸部３
を通過した時点で切削が終了する。このとき、カッター
１３の刃部１３ａ、１３ｂとカッター１４の刃部１４ａ
との間に僅かな隙間が存在することから、２条の微少な
隆起が残存する場合がある。しかし、この隆起は後段の
工程において表面仕上げ加工を施すことにより容易に除
去することができる。また、後述する第２の切削工程に
おいて、凸部３に対するカッター１３とカッター１４の
位置を第１の切削工程に対して直角方向に変位させて切
削しすることにより除去するようにしてもよい。

【００３２】この状態において、図２（Ｂ）に示すよう
に、カッター１３の刃部１３ａ、１３ｂの先端と、カッ
ター１４の基端面１４ｃ、及び、カッター１４の刃部１
４ａの先端と、カッター１３の刃部１３ａ、１３ｂの間
に形成された基端面１３ｃとの間に隙間Ｇ１、Ｇ２を設
けるようにしている。この隙間Ｇ１、Ｇ２は、両カッタ
ー１３、１４が凸部３を切削したときに生ずる切削屑を
一時的に貯蔵させる機能がある。切削屑は両カッター１
３、１４を後退したときに排除される。

【００３３】尚、図２に例示したカッター１３の刃部１
３ａ、１３ｂ、及び、カッター１４の刃部１４ａの先端
を各々直線状としているが、図３に示すように、各刃部
の中心を突出させた矢型状に形成しても良い。この切削
工程において与えるストレスを少しでも小さくする場合
は、後者の矢型状の刃部を有するカッター１３、１４が
好ましい。その他、カッター１３、１４の各刃部を進行
方向に対して傾斜させるようにしても良い。また、上記
カッター１３の刃部の本数と、カッター１４の刃部の本
数との関係は２対１に限らず、３対２や４対３等、適宜
の関係に設定することができる。

【００３４】以上の構成によるカッター１３、１４を図
１（Ｃ）に示す矢示の方向に進め、図１（Ｄ）に示す位
置まで到達させて凸部３を切削する。このとき、カッタ
ー１３、１４の押圧力によって底部１０ｃが凹部２ａ方
向に変位することを阻止するために、凹部２ａ内を押え
具２６によって押圧しておくことが望ましい。この第１
の切削工程において、凸部３を切削するとき、カッター
１３の有効切削幅とカッター１４の有効切削幅を各々ほ
ぼ２分の１に設定すると共に、各々凸部３の一方側から
他方側に至るまで相対向する方向に異ならせて移動させ
るので、切削による応力集中やストレスが互いに相殺さ
れる。

【００３５】次に、図１（Ｅ）は第２の押圧工程を示し
ている。第１の切削工程を経た金属板１０はダイ１１に
位置決めして載置され、金属板１０の一方面１０ａ側か
らパンチ１２により押圧形成し、上記パッケージ１とし
て必要な形状と深さを有するキャビティとしての凹部２
を形成する。この結果、金属板１０の他方面１０ｂ側に
は凹部２の金属を移行させることにより、再び第２の押
圧工程によって押圧した深さとほぼ等しい低い高さｈの
凸部３を突出形成する。この第２の押圧工程において
も、凸部３の外形寸法を凹部２の開口側寸法よりもやや
小さい相似形としている。

【００３６】その後、図１（Ｆ）（Ｇ）に示す第２の切
削工程に移行し、金属板１０の他方面１０ｂ側に突出形
成した凸部３を切削する。即ち、前記第１の切削工程と
同様に、第２の押圧工程によって金属板１０の他方面１
０ｂ側に形成した高さの低い凸部３を、この凸部３の両
側から切削方向が相対向する方向に異ならせた左右一対
のカッター１３、１４からなる切削工具によって、他方
面１０ｂと同一面となるように基端から切削する。

【００３７】この切削工程で使用するカッター１３、１
４は、前記第１の切削工程と同じである。そして、各々
のカッター１３、１４を図１（Ｇ）に示すように凸部３
を過ぎた位置まで進めると、金属板１０の他方面１０ｂ
側が平坦に形成され、キャビティとしての凹部２の底面
には肉薄な底板１０ｃが形成される。

【００３８】この第２の切削工程において凸部３を切削
する場合は、前記第１の切削工程ににおいて凸部３を切
削したカッター１３、１４の切削方向を正方向としたと
き、第２の切削工程においては始動位置を入れ替えた逆
方向に反転させて切削しても良い。このように切削方向
を反転させる方法としては、一対のカッター１３、１４
を１８０度反転させる場合と、金属板１０を１８０度反
転させる場合があり、何れを選択してもよい。また、第
２の切削工程におけるカッターとして、上記一対のカッ
ター１３、１４とは別個に、同一の仕様を有する１８０
度反転させた一対のカッター（図示せず）を設置して切
削するようにしても良い。以上のように、切削する毎に
正逆方向に切削方向を反転させることにより、カッター
による切削時の応力が相殺されるので、応力集中やスト
レスをより一層軽減することができる。更に、カッター
１３とカッター１４の刃部同士の隙間によって残存する
微少な隆起も、正逆方向に切削方向を反転させることに
よって解消される。

【００３９】以上のように、切削方向が相対向する方向
に異ならせた左右一対のカッター１３、１４からなる切
削工具によって切削することにより、切削時の応力集中
やストレスがほぼ相殺されるか、もしくは大幅に軽減さ
れる。尚、この第２の切削工程においても、カッター１
３、１４により底板１０ｃが凹部２方向へ変位すること
があるが、これを阻止するために、凹部２内を押え具２
６により押圧しておくことが望ましい。

【００４０】また、第２の切削工程においても、カッタ
ー１３の刃部１３ａ、１３ｂとカッター１４の刃部１４
ａとの間に僅かな隙間によって２条の微少な隆起が残存
する場合がある。この隆起は、表面仕上げ加工を施す工
程を後段に加えることにより容易に除去することができ
る。また、凸部３に対するカッター１３とカッター１４
の位置を僅かに変位させると共に再度移動することによ
り、微少な隆起を切削し除去するようにしてもよい。

【００４１】以上説明したキャビティ構造としたパッケ
ージの形成方法によれば、第１及び第２の切削工程にお
いて、各々切削方向が相対向する方向に異ならせた左右
一対のカッター１３、１４によって切削するので、切削
時のストレスが大幅に減少すると共に、パッケージ１と
して必要な平坦度を得ることができる。一般に、パッケ
ージ１に形成される底板１０ｃとして必要な反りと平坦
度は３０ｎｍ以下、パッケージ１全体として必要な反り
と平坦度は７０ｎｍ以下とされている。前述のように、
応力集中やストレスを相殺することにより解消されるの
で、必要とする許容範囲の反りと平坦度が得られること
は勿論のこと、応力集中やストレスが小さいことから経
時変化も小さくすることができる特徴がある。

【００４２】［その他の実施の形態］図４（Ａ）（Ｂ）
は、金属板１０の一方面１０ａ側に１回の押圧工程によ
り、パッケージ１として定められた深さのキャビティと
しての凹部２を押圧形成すると共に、他方面１０ｂ側に
凹部２の深さにほぼ等しい高さに凸部３ａを突出させ、
この凸部３ａを切削工具としてのカッターによって複数
回に分けて切削する方法を示している。即ち、図４
（Ａ）に示すように、まず、カッター１３、１４によ
り、凸部３ａの高さに対して例えばほぼ４分の１とした
肉薄な切削代をもって凸部３ａの先端側を切削する。

【００４３】このとき使用する切削工具は、前述の図１
に示したカッター１３、１４と同様であり、凸部３に対
して両側から切削方向が相対向する方向に異ならせた左
右一対のカッター１３、１４によって切削する。このカ
ッター１３、１４は、やはり前述の図１に示した例と同
様に、各々の有効切削幅の和をほぼ同じに設定すること
により、凸部３の切削量がほぼ同じになるようにしてい
る。そして、各々のカッター１３、１４が凸部３を過ぎ
た位置まで進むと初回の切削が終了する。

【００４４】その後、カッター１３、１４によって、順
次肉薄な切削代をもって第２回、第３回の切削を繰り返
すことにより凸部３を順次切削し、最終の切削により、
図４（Ｂ）に示すように、カッター１３、１４により他
方面１０ｂ側と同一面となるように基端から切削して切
削工程が終了する。この結果、キャビティとしての凹部
２の底面には肉薄な底板１０ｃが形成される。

【００４５】このように、凸部３を２回、３回、４回と
複数回に分割して切削するときも、カッター１３、１４
によって切削する毎に凸部３に対するカッター１３、１
４の始動位置を入れ替え、前記第１の切削工程における
方向を正逆方向に反転させて切削しても良い。この結
果、切削時の応力が相殺され、応力集中やストレスを軽
減することができる。

【００４６】以上のように、金属板１０の他方面１０ｂ
側に形成された凸部３ａを複数回に分割して切削方向が
相対向する方向に異ならせた左右一対のカッター１３、
１４によって切削するならば、各々の切削時に生じた応
力集中やストレスがその都度相殺される。尚、この例に
おいては、凸部３の切削回数を４回としたが、凸部３ａ
の高さ及び１回の切削代によって切削回数を１回以上の
任意の回数に変更してもよい。尚、この例においても、
切削する際にカッター１３、１４により底板１０ｃが凹
部２方向に変位することを阻止するために、凹部２内を
押え具２６により押圧しておくことが望ましい。

【００４７】図５は、カッターの変形例を示している。
前述した図２及び図３に示したカッター１３、１４は、
金属板１０の切削に必要な十分な硬度を有する超鋼等の
よって、取り付け部分と刃部とを一体に形成している。
しかし、切削作業に寄与しない部分までも超鋼を使用し
ているために高価になると共に、刃部が摩耗した場合に
は全体を交換することから無駄が生ずる問題がある。

【００４８】この問題を解決するために、図５に示すカ
ッター１６、１７は、各々の保持アームの刃先端に超鋼
等からなる切削チップを固定し、コストを大幅に低減す
るようにしている。即ち、一方のカッター１６には、適
宜の硬度を有する金属材からなる一対の保持アーム１
８、１９が着脱自在に固着されている。この保持アーム
１８、１９の先端には、各々切削チップ２０、２１がビ
ス２２により固定されている。切削チップ２０、２１
は、所定の幅をもったほぼ立方体に構成されると共に、
各辺には各々刃部が形成されている。更に、中央に形成
された透孔にビス２２を挿通して保持アーム１８に固定
している。尚、この切削チップ２０、２１は一般市販品
を使用することができる。

【００４９】カッター１６の切削チップ２０、２１にお
ける各々の刃先幅は、前述した図２及び図３に示したカ
ッター１３における刃先幅と同様に、凸部３の幅Ｗ１の
ほぼ４分１の幅に設定され、両刃先幅の和を凸部３の幅
Ｗ１のほぼ２分１になるよう設定している。更に、各切
削チップ２０、２１間の間隔は凸部３の幅Ｗ１のほぼ２
分１に設定している。但し、各切削チップ２０、２１
は、図示のように、外側を凸部３よりも若干突出させる
ことが好ましいが、このとき、凸部３を切削するときの
有効切削幅の和が、凸部３の幅Ｗ１のほぼ２分１になる
ように設定すればよい。

【００５０】他方のカッター１７には、適宜の硬度を有
する金属材からなる保持アーム２３が着脱自在に固着さ
れ、その先端には切削チップ２４がビス２５により固定
されている。切削チップ２４は、カッター１６の切削チ
ップ２０、２１と同様の切削チップが使用され、中央に
形成した透孔にビス２５を挿通して保持アーム２３に固
定される。尚、この切削チップ２４も一般市販品を使用
することができる。また、他方のカッター１７の切削チ
ップ２４における刃先幅は、凸部３の幅Ｗ１のほぼ２分
１に設定され、上記一方のカッター１６の各切削チップ
２０、２１の間に挿入可能にしている。

【００５１】上記各カッター１６、１７の各切削チップ
２０、２１、及び、２４によって、前述の例のように凸
部３を切削するが、この切削には各切削チップの一辺が
使用される。数十万回乃至数百万回に及ぶ多数回切削し
た後、これら一辺が摩耗した場合には、ビス２２、２５
を緩めると共に各切削チップを回転させ、隣接する辺を
セットすることにより、新たな刃部によって再び良好な
切削が可能となる。このように、摩耗の都度使用する辺
を切り換えることにより、カッターとしての寿命を４倍
に延ばすことができる。また、反対面の４辺にも刃部を
設けた切削チップとすれば、カッターとしての寿命を８
倍に延ばすことができ、コストを更に低減することが可
能となる。

【００５２】図６は、前述した切削工程に使用するカッ
ターに代え、切削工具としてグラインダー３０、３１に
より凸部３を切削する方法を示している。グラインダー
３０は一対の回転砥石が同軸上に並行して配設され、一
体回転するように構成されている。前述したカッターと
同様に、一対のグラインダーにおける外周面の幅は、ほ
ぼ凸部３の幅Ｗ１のほぼ４分１に設定され、切削すると
きの有効切削幅の和を凸部３の幅Ｗ１のほぼ２分１にな
るよう設定している。更に、一対のグラインダー間の間
隔は凸部３の幅Ｗ１のほぼ２分１に設定している。

【００５３】また、他方のグラインダー３１は１個の回
転砥石からなり、外周面の幅をほぼ凸部３の幅Ｗ１のほ
ぼ２分１に設定して、上記グラインダー３０における一
対の回転砥石の間に挿入可能にしている。そして、グラ
インダー３０、３１の各回転砥石を凸部３に対して両側
から切削方向が相対向する方向に異ならせて、他方面１
０ｂ側と同一面となるように反対側に至るまで切削する
ことにより、切削工程が終了し、キャビティとしての凹
部２の底面には肉薄な底板が形成される。

【００５４】グラインダー３０、３１によって切削する
方法は、上記カッターと比較して与えるストレスは小さ
いものの、やはり切削時には応力集中やストレスが生ず
る。このように、グラインダー３０、３１を凸部３に対
して両側から切削方向が相対向する方向に異ならせて切
削することにより、切削時に生ずる応力集中やストレス
が相殺され、ほぼ解消もしくは大幅に軽減することがで
きる。

【００５５】このような回転切削による方法としては、
上記グラインダーの他に、切削工具として、フライス盤
的な回転刃、或いは、サンドペーパーを用いてもよく、
凸部３の面積や切削代によって適宜に選択可能である。
尚、これら回転切削による凸部３の切削は、１回若しく
は複数回による分割切削の何れでもよい。

【００５６】図７は、図示しない順送加工機によって形
成する方法を示している。素材となる金属板はフープ状
金属板材４０が使用される。そして、隣接する個々のパ
ッケージ中間品４１乃至４３間を含む周囲に溝孔４４、
及び、パイロット孔４５が穿孔される。上記溝孔４４を
形成することにより、パッケージ中間品４１乃至４３は
フープ状金属板４０と連結片４６を介して連結してい
る。

【００５７】その後、パッケージ中間品４１に対し、図
１（Ｂ）における第１の押圧工程によってフープ状金属
板４０の一方面４０ａに浅い凹部２ａを押圧形成する。
このパッケージ中間品４１は、図１（Ｃ）に示した第１
の切削工程に移行し、切削方向が相対向する方向に異な
らせた一対のカッター１３，１４によって、フープ状金
属板４０の他方面に形成された凸部（図示せず）を切削
し、パッケージ中間品４２を形成する。

【００５８】パッケージ中間品４２は、図１（Ｅ）に示
した第２の押圧工程によってフープ状金属板４０の一方
面４０ａに所定の深さのキャビティとしての凹部２を押
圧し、パッケージ中間品４３を形成する。このパッケー
ジ中間品４３は、最終工程に移行され、切削方向が相対
向する方向に異ならせた一対のカッター１３、１４によ
って他方面に形成された凸部（図示せず）を切削し、パ
ッケージを形成する。その後、パッケージ１には半導体
集積回路や配線基板等を実装した後に連結片４６が切断
される。

【００５９】以上の順送加工機による形成方法は、各々
のパッケージ中間品毎に第１、第２の押圧工程及び第
１、第２の切削工程からなるステージを設定している
が、４個乃至５個の中間品を１単位のユニットとし、こ
のユニット毎に第１、第２の押圧工程及び第１、第２の
切削工程からなるステージを設定することができる。ま
た、この例においては、凸部３の切削回数を２回とした
が、凸部３ａの高さ及び１回の切削代によって切削回数
を１回以上の任意の回数に変更してもよい。

【００６０】図７に示した順送加工機による形成方法に
おいても、前記第１の切削工程の後工程で行われる第２
の切削工程において凸部３を切削する場合に、凸部３に
対するカッター１３、１４の始動位置を入れ替え、前記
第１の切削工程における方向を反転させて切削しても良
い。即ち、第１の切削工程においては、二点鎖線で示す
一対のカッター１３、１４のように、刃先側を二叉状に
分割したカッター１３と、１本の刃部を有するカッター
１４を図示のように配置して切削する。更に、第２の切
削工程においては、一対のカッター１３、１４を１８０
度入れ替え、上述したように凸部３を切削する。このよ
うに、切削する毎に、正逆方向に切削方向を反転させる
ことによって、カッターによる切削時の応力が相殺され
るので、応力集中やストレスを軽減することができる。
尚、順送加工機の場合は、フープ状金属板４０を正逆方
向に反転することができないので、第１の切削工程用と
した一対のカッターと、第１の切削工程用とした一対の
カッターを個々に設置し、各工程で切削することが良
い。

【００６１】以上説明した各例においては、押圧工程に
おいて、凹部の底面と内壁がほぼ直角な矩形状に形成す
ると共に、金属板の他方面側に突出形成する凸部もほぼ
直角な矩形状に形成したが、図８に示すように、面取り
状に形成したり、丸みを設けても良い。

【００６２】即ち、図８（Ａ）において、プレス機に装
着されたパンチ１２には、外壁面と先端面との間に面取
り部１２ａを形成する一方、ダイ１１の開口端には、面
取り部１１ａが形成されている。更に、パンチ１２の外
形寸法をダイ１１の内孔寸法よりも大きく形成すること
により、両面取り部１１ａ、１２ａ同士が対向させてい
る。そして、金属板１０の一方面１０ａ側からパンチ１
２により凹部２を形成すると、凹部２底面と内壁面との
間にテーパ面が形成されると共に、金属板１０の他方面
１０ｂ側に凹部２の金属が移行し、凹部２の深さとほぼ
等しい高さの凸部３が突出形成する。このとき、図示の
ように、対向した両面取り部１１ａ、１２ａの間は切断
することなく、常に連結状態が保持される。金属板１０
の他方面１０ｂ側に突出形成された凸部３は、前述の例
と同様に、カッター１３，１４によって切削される。

【００６３】また、図８（Ｂ）は、パンチ１２の外壁面
と先端面との間に丸み部１２ｂを形成した例を示してい
る。この例においても、パンチ１２の外形寸法をダイ１
１の内孔寸法よりも大きく形成している。そして、金属
板１０の一方面１０ａ側からパンチ１２により凹部２を
形成すると、凹部２の底面と内壁面との間に凹面が形成
されると共に、金属板１０の他方面１０ｂ側には凹部２
ａの金属が移行し、凹部２の深さとほぼ等しい高さの凸
部３が突出形成する。この凸部３も底面の周囲には丸み
が形成される。このとき、丸み部１２ｂとダイ１１の開
口端との間は切断することなく、連結状態を保持してい
る。その後、金属板１０の他方面１０ｂ側に突出形成さ
れた凸部３は、前述の例と同様に、カッター１３，１４
によって切削される。尚、ダイ１１及びパンチ１２の形
状は各種に変形可能である。

【００６４】図９は、本発明にかかる金属板へのキャビ
ティ形成方法によって形成された製品の一例として、例
えばマイクロマシンに使用されるベース部材の形成方法
を示している。ベース部材５０は、図９（Ｄ）に示すよ
うに、厚さ０．２ｍｍ乃至５ｍｍのベース部材１の一方
面側には、異形状の凹部５２を形成すると共に、キャビ
ティとしての凹部５２の底部には厚さを０．１ｍｍ乃至
４ｍｍの肉薄に形成した底板５３が形成され、全体とし
てキャビティ構造に形成されている。更に、凹部５２に
は、図示しない機構部品を配設するための支柱５４や台
座部５５、あるいは、部品を収納するための凹陥部（図
示せず）等、底板５３からの高さを異ならせた各種の部
位が一体に形成されている。このベース部材５０の素材
としては、塑性加工が可能なアルミニウム、銅、ステン
レス、真鍮等の金属板から各種の用途に応じて選択さ
れ、以下に説明する形成方法によって形成される。

【００６５】図９（Ａ）乃至（Ｄ）は、金属板へのキャ
ビティ形成方法の形成方法としてベース部材５０のキャ
ビティ形成方法を示している。図９（Ａ）は上記ベース
部材５０の素材として、厚さが０．２ｍｍ乃至５ｍｍの
金属板５１を示している。図９（Ｂ）は、押圧工程を示
し、金属板５１は、図示しないプレス機に設置したダイ
５６に位置決めして載置し、この金属板５１の一方面側
から上記プレス機の可動側に装着されたパンチ５７によ
ってキャビティとしての凹部５２を形成する。

【００６６】上記パンチ５７は、図１０に示すように、
深い凹部５２ａを形成することによってベース部材５０
に肉薄の底板５３を形成するための第１の突台１２ａ
と、台座部５５を形成するための第２の突台５７ｂと、
円柱状の支軸５４を形成するための小穴５７ｃが一体的
に形成されている。

【００６７】一方、ダイ５６には、図９（Ｂ）に示すよ
うに、深い凹所５６ｂと浅い凹所５６ｃからなる凹陥部
５６ａ、及び、支軸５４を形成するための円柱突部５６
ｄが形成されている。そして、凹陥部５６ａは上記パン
チ５７の外形よりもやや小さくした相似形に形成されて
いる。

【００６８】以上の構成からなるダイ５６に載置した金
属板５１の一方面側から上記パンチ５７を下降させる
と、金属板５１の一方面側には凹部５２が形成されると
共に、この凹部５２の金属肉がダイ５６の凹陥部５６ａ
に移行し、金属板５１の他方面側に凹部５２の深さとほ
ぼ等しい高さの凸部５８が突出形成される。更に、キャ
ビティとしての凹部５２には支柱４や台座部５５が一体
に形成される。

【００６９】前述のように、ダイ５６の凹陥部５６ａ
は、パンチ５７の外形よりもやや小さく形成されてい
る。従って、パンチ５７が最下点に達したとき、パンチ
５７の周囲の部分がダイ５６の上端面と対向する。この
対向間隔は、上記ベース部材５０の底板５３の板厚と同
じか、この寸法よりもやや厚い寸法に設定している。こ
の結果、凹部５２と凸部５８は上記ベース部材５０の底
板５３にほぼ等しい板厚の連結部５９によって連結され
る。

【００７０】図９（Ｃ）は切削工程を示し、上記押圧工
程によって金属板５１の他方面側に形成された凸部５８
を、カッター１３、１４によって連結部５９の底面と同
一面となるまで、凸部５８の先端側から一点鎖線で示す
ように複数回に分割して徐々に切削する。切削工程で使
用する左右一対のカッター１３、１４は、前述した図
２、図３、または図５に示したものと同じであり、切削
方向が相対向する方向に異ならせている。更に、カッタ
ー１３、１４は、凸部５８における各々の有効切削幅の
和をほぼ同じに設定することにより、切削量がほぼ同じ
になるようにしている。そして、そして、この凸部５８
を両側からカッター１３、１４からなる切削工具によっ
て、他方面５１ｂと同一面となるように基端から切削す
る。

【００７１】この切削工程においてカッター１３、１４
によって１回に切削する切削代は、上記底板３に大きな
負荷を与えない程度に薄く設定し、このような薄い切削
代によって複数回に分割して切削する。また、この切削
工程において、カッター１３、１４により底板５３が凹
部５２ａ方向に変位することを阻止するために、凹部５
２内に押え具６０を挿入して押圧しておくことが望まし
い。

【００７２】以上の切削工程によって、連結部５９を残
して同一面となるまで切削することにより、金属板５１
の他方面側５１ｂは図９（Ｄ）に示すように平坦に形成
され、ベース部材５０が完成する。このとき、凹部５２
の底板５３の板厚ｔ３は、０．２ｍｍ程度の薄さに形成
されている。尚、連結部５９の厚さを底板５３の板厚と
同じに設定した場合は、凸部５３部分のみに切削痕が残
るが、金属板５１の他方面側全面を同一の面状態とする
ためには、予め連結部５９の板厚を底板５３の板厚より
もやや厚く設定し、最終の切削時に他方面側全面を切削
して底板５３を指定の板厚にすればよい。また、上記切
削工程において、上記カッター１３、１４の他、前述し
たグラインダーやサンドペーパー、或いは、フライス等
の他の切削手段を単独もしくは併用によって使用しても
よい。

【００７３】以上説明した実施形態においては、半導体
集積回路等の電子部品等を収納するパッケージ、及び、
マイクロマシンに使用されるベース部材を例示したが、
薄型電子機器のシャーシやケース等、他の機器、装置で
あってもよく。本発明はこれら実施形態に限定されるこ
となく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更する
ことは可能である。

【００７４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による金属板
へのキャビティ形成方法によれば、金属板の一方面から
押圧形成により凹部を形成し、この凹部の形成によって
他方面側に突出した凸部を切削工具により切削すること
により、底面に金属板より肉厚の薄い底部を有するキャ
ビティを形成するとき、金属板の他方面側に突出形成し
た凸部を切削する一対の切削工具の切削方向を、相対向
する方向に異ならせたので、切削時に生ずる金属板への
応力集中やストレスを互いに相殺することができる。こ
の結果、ストレスや応力集中によって生ずる時間の経過
に伴う寸法変化や反りの発生等の不具合を未然に防止す
ることができる。更に、一対の切削工具の切削量をほぼ
同じにすることにより、ストレスや応力集中を最小にす
ることができる。また、切削方向が異なる一対の切削工
具によって凸部を複数回に分割して切削することによっ
ても、ストレスや応力集中を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）乃至（Ｇ）は、本発明による金属板への
キャビティ形成方法を示す工程説明図である。

【図２】（Ａ）（Ｂ）は、凸部を切削するカッターを示
す平面図である。

【図３】カッターの変形例を示す平面図である。

【図４】（Ａ）（Ｂ）は、凸部を分割切削する方法を示
す工程説明図である。

【図５】カッターの他の変形例を示す平面図である。

【図６】凸部をグラインダーによって切削する方法を示
す工程説明図である。

【図７】順送加工機によりキャビティを形成する方法を
示す斜視図である。

【図８】（Ａ）（Ｂ）は、押圧工程の変形例を示す断面
図である。

【図９】（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明によるベース部材
等へキャビティを形成する方法を示す工程説明図であ
る。

【図１０】図９におけるパンチを示す斜視図である。

【図１１】パッケージを示す分解斜視図である。

【図１２】パッケージに電子部品を配設した状態を示す
断面図である。

【図１３】従来の金属板へのキャビティ形成方法を示す
工程説明図である。

【符号の説明】

２凹部（キャビティ）３凸部１０金属板１０ａ一方面１０ｂ他方面１０ｃ底板１２パンチ１３、１４カッター１３ａ、１３ｂ刃部３０、３１グラインダー５０ベース部材５２凹部（キャビティ）５３底板５７パンチ５８凸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属板の一方面からプレス等の押圧形成
により凹部を形成すると共に、この凹部の形成によって
上記金属板の他方面側に突出した凸部を切削工具により
切削することにより、底面に上記金属板より肉厚の薄い
底部を有するキャビティを形成する方法であって、切削
方向が相対向する方向に異ならせた一対の切削工具によ
って上記凸部を両側から切削することを特徴とする金属
板へのキャビティ形成方法。
【請求項２】金属板の他方面側に突出形成した凸部を
切削する一対の切削工具は、上記凸部の切削量がほぼ同
じになる刃先幅とした請求項１に記載の金属板へのキャ
ビティ形成方法。
【請求項３】金属板の一方面側から凹部を押圧する押
圧工程と、他方面側の凸部を切削する切削工程とを複数
回繰り返し、上記各工程を経る毎に徐々に所定の深さの
凹部と凸部を形成し、上記切削工程は凸部を突出形成す
る各回の押圧工程の後に、切削方向が相対向する方向に
異ならせた一対の切削工具によって上記凸部を切削する
請求項１に記載の金属板へのキャビティ形成方法。
【請求項４】金属板の一方面側に所定の深さの凹部を
押圧形成することにより他方面側に凸部を突出形成した
後、切削方向が相対向する方向に異ならせた一対の切削
工具によって上記凸部を複数回に分割して切削する請求
項１に記載の金属板へのキャビティ形成方法。
【請求項５】金属板の一方面側に押圧形成する凹部
は、深さが異なる異形状に形成すると共に、この凹部の
形成によって上記金属板の他方面側に高さの異なる異形
状の凸部を突出形成した後、切削方向が相対向する方向
に異ならせた一対の切削工具によって上記凸部を切削す
る請求項１に記載の金属板へのキャビティ形成方法。
【請求項６】金属板の他方面側に突出形成した凸部を
切削方向が相対向する方向に異ならせた一対の切削工具
によって上記凸部を複数回切削するとき、切削する毎に
上記一対の切削工具の方向を反転させて切削する請求項
１乃至５に記載の金属板へのキャビティ形成方法。
【請求項７】金属板の一方面側から板厚の寸法より浅
い所定形状の凹部を押圧形成すると共に、他方面側に上
記凹部よりもやや小さい相似形の凸部を形成した請求項
１に記載の金属板へのキャビティ形成方法。